(57)【要約】【課題】  圧力変換機構から蓄圧器への圧力変換された流体の出力の切り換えにヒステリシス特性をもたせて、同流体の出力の切り換えが頻繁に起こらないようにする。【解決手段】  圧力変換機構２０の圧力変換室ＰＲにて圧力変換された空気圧はアキュムレータ１２に供給される。圧力変換室ＰＲとアキュムレータ１２との間に、シリンダ４１、ピストン４３およびスプリング４４からなる切り換え弁機構４０が設けられる。ピストン４３の第１室Ｒ１側の端部を段付きに構成するとともに、アキュムレータ１２を第１室Ｒ１に連通させる。ピストン４３がスプリング４４の付勢力によって第１室Ｒ１側に位置するとき、圧力変換室ＰＲにて圧力変換された空気はアキュムレータ１２に供給される。ピストン４３が第１室Ｒ１内の流体の圧力によりスプリング４４の付勢力に抗して第１室Ｒ１と反対側に変位したとき、圧力変換室ＰＲは大気に連通する。【選択図】  図１
2006283929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力変換されるべき流体を圧力変換室に吸入して圧力変換する圧力変換機構と、
前記圧力変換機構の圧力変換室にて圧力変換された流体を蓄積する蓄圧器と、
前記圧力変換機構の圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を許容しまたは禁止する切り換え弁機構とを有する蓄圧装置において、
前記切り換え弁機構を、
前記蓄圧器内の流体圧力が所定の第１圧力に達したとき前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、かつ前記蓄圧器内の流体圧力が前記第1圧力とは異なる所定の第２圧力に達したとき前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるように構成した蓄圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載した蓄圧装置において、
前記切り換え弁機構を、
シリンダと、
前記シリンダ内に液密的または気密的に軸線方向に摺動可能に収容されて前記蓄圧器に連通した流体室を形成するピストンと、
前記ピストンを前記流体室側に付勢するスプリングとを備え、
前記ピストンの前記流体室側の端部を段付きに構成して、
前記ピストンが前記スプリングの付勢力によって前記流体室側に位置するとき、前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、かつ
前記ピストンが前記流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して前記流体室側と反対側に変位したとき、前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるようにするとともに、前記ピストンが前記スプリングの付勢力によって前記流体室側に位置するときに比べて、前記ピストンの流体室側の受圧面積が大きくなるようにした蓄圧装置。
【請求項３】
請求項２に記載した蓄圧装置において、
前記ピストンの流体室側端部に組み付けられて、前記ピストンが前記流体室側に変位したとき前記ピストンの端面と前記シリンダの内端面の間の隙間と、流体室との連通を禁止する面シール部材を設けたことを特徴とする蓄圧装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載した蓄圧装置において、
前記切り換え弁機構は、前記ピストンが前記流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して前記流体室側と反対側に変位したとき、前記圧力変換室を前記変換されるべき流体の吸入先に連通させて前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止するようにした蓄圧装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載した蓄圧装置において、
前記圧力変換機構は動力源からの駆動力によって駆動されて前記圧力変換室にて流体の圧力を変換するものであり、
前記切り換え弁機構は、前記ピストンが前記流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して前記流体室側と反対側に変位したとき、前記動力源から前記圧力変換機構への動力伝達を遮断して前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止するようにした蓄圧装置。
【請求項６】
請求項１に記載した蓄圧装置において、
前記切り換え弁機構を、
一端側を閉止するとともに他端側に開口部を有するシリンダと、
前記シリンダ内に液密的または気密的に軸線方向に摺動可能に収容されたピストンであって、一端部を第１突起を有する段付きに形成するとともに他端部を第２突起を有する段付きに形成して、前記他端部の第２突起を前記シリンダの他端側の開口部を介して前記シリンダの他端側から外部に液密的または気密的に進退可能に突出させて、前記シリンダ内に前記一端部側にて第１室を形成するとともに前記他端部側にて第２室を形成するピストンと、
前記ピストンの第２突起に当接して前記ピストンを前記一端部側に付勢するスプリングとを備え、
前記第１室と前記第２室とを連通させるとともに、前記シリンダの第１室を前記蓄圧器に連通させ、かつ
前記ピストンが前記スプリングの付勢力によって前記第１室側に位置するとき、前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、前記ピストンが前記第１室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して前記第２室側に変位したとき、前記圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるように構成した蓄圧装置。
【請求項７】
請求項８に記載した蓄圧装置において、
前記切り換え弁機構を、
前記シリンダの軸線方向の中間部に前記圧力変換機構の圧力変換室に連通して圧力変換された流体を吸入するための吸入口と、
前記圧力変換機構によって圧力変換された流体を排出するための排出口と、
前記ピストンの一端部側の外周面上に前記シリンダの吸入口から第１室方向へのみの流体の通過を許容する一方向性弁と、
前記ピストンの外周面上に組み付けられて、前記ピストンが前記シリンダの第１室側に変位しているとき前記シリンダの吸入口と排出口との連通を禁止し、かつ前記ピストンが前記シリンダの第２室側に変位しているとき前記シリンダの吸入口と排出口との連通を許容するシール部材とを設けたことを特徴とする蓄圧装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載した蓄圧装置において、
前記ピストン内に前記第１室と前記第２室とを連通させる通路を設けるとともに、
前記ピストンの第１突起の端面に組み付けられて、前記ピストンが前記シリンダの第１室側に変位したとき、前記第１突起の端面と前記シリンダの内端面の間の隙間と、前記第１室との連通を禁止する第１面シール部材と、
前記ピストンの第２突起部の基端部に組み付けられて、前記ピストンが前記シリンダの第２室側に変位したとき、前記他端部側の段部と前記シリンダの内端面との間の隙間と、前記通路を介した前記第１室との連通を禁止する第２面シール部材とを設けたことを特徴とする蓄圧装置。
【請求項９】
請求項８に記載した蓄圧装置において、
前記第１突起の端面を除く前記ピストンの一端部の受圧面積をＢとし、前記ピストンの他端部側の段部の受圧面積をＣとしたとき、Ｂ＞Ｃが成立するようにしたことを特徴とする蓄圧装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載した蓄圧装置において、
前記第１圧力をＰ０とし、前記第２圧力をＰ１とし、前記第１突起の端面の受圧面積をＡとし、前記ピストンの他端部側の段部の受圧面積をＣとし、前記ピストンの最大ストロークをＳ１とし、前記スプリングのばね定数をｋとしたとき、Ｐ０・Ｃ＞ｋ・Ｓ１およびＰ１・Ａ＞ｋ・Ｓ１が成立するようにしたことを特徴とする蓄圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力変換機構によって圧力変換した流体を蓄圧器に蓄積しておく蓄圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポンプ（圧力変換機構）により生成された液圧をアキュムレータ（蓄圧器）に蓄積しておき、同蓄積された液圧を利用する蓄圧装置はよく知られている。この種の蓄圧装置においては、例えば下記特許文献１に示されるように、ポンプとアキュムレータとの間にアキュムレータに蓄積されている液圧に応じて切り換え制御される切り換え弁機構を配置して、アキュムレータに蓄積されている液圧が所定圧以下のときには、ポンプから吐出される高圧の作動液をアキュムレータに供給し、一方、アキュムレータに蓄積されている液圧が所定圧を超えると、ポンプから吐出される作動液をリリーフ弁を介してリザーバに逃がすようにして、ポンプの負荷を軽減するようにすることも知られている。
【特許文献１】特開平９−２８６３２１号公報
【０００３】
しかし、上記従来技術においては、アキュムレータに蓄積されている液圧が所定圧を境にポンプから吐出される作動液の吐出先を切り換えているので、同切り換えが頻繁に起り過ぎて、蓄圧装置にとって好ましくない。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、圧力変換機構から蓄圧器への圧力変換された流体の出力の切り換えにヒステリシス特性をもたせて、同流体の出力の切り換えが頻繁に起こらないようにした蓄圧装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、圧力変換されるべき流体を圧力変換室に吸入して圧力変換する圧力変換機構と、圧力変換機構の圧力変換室にて圧力変換された流体を蓄積する蓄圧器と、圧力変換機構の圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を許容しまたは禁止する切り換え弁機構とを有する蓄圧装置において、切り換え弁機構を、蓄圧器内の流体圧力が所定の第１圧力に達したとき圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、かつ蓄圧器内の流体圧力が第1圧力とは異なる所定の第２圧力に達したとき圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるように構成したことにある。
【０００６】
この場合、切り換え弁機構を、シリンダと、シリンダ内に液密的または気密的に軸線方向に摺動可能に収容されて蓄圧器に連通した流体室を形成するピストンと、ピストンを流体室側に付勢するスプリングとを備え、ピストンの流体室側の端部を段付きに構成して、ピストンがスプリングの付勢力によって流体室側に位置するとき、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、かつピストンが流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して流体室側と反対側に変位したとき、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるようにするとともに、ピストンがスプリングの付勢力によって流体室側に位置するときに比べて、ピストンの流体室側の受圧面積が大きくなるようにするとよい。さらに、ピストンの流体室側端部に組み付けられて、ピストンが流体室側に変位したときピストンの端面とシリンダの内端面の間の隙間と、流体室との連通を禁止する面シール部材を設けるとよい。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、蓄圧器内の流体圧力が所定の第１圧力に達したとき、切り換え弁機構は、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を許容する側に切り換えられる。また、蓄圧器内の流体圧力が第２圧力に達したとき、切り換え弁機構は、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えられる。そして、第１圧力と第２圧力は異なる値に設定されているので、切り換え弁機構の切り換えの頻度を下げることができる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、切り換え弁機構を、ピストンが流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して流体室側と反対側に変位したとき、圧力変換室を変換されるべき流体の吸入先に連通させて圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を禁止するように構成したことにある。これによれば、圧力変換機構に不必要な負荷を負わせることなく、同負荷を適切に軽減できる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、圧力変換機構を動力源からの駆動力によって駆動されて圧力変換室にて流体の圧力を変換するように構成するとともに、切り換え弁機構を、ピストンが流体室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して流体室側と反対側に変位したとき、動力源から圧力変換機構への動力伝達を遮断して圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を禁止するように構成したことにある。これによれば、動力源および圧力変換機構に不必要な負荷を負わせることなく、同負荷を適切に軽減できる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、切り換え弁機構を、一端側を閉止するとともに他端側に開口部を有するシリンダと、シリンダ内に液密的または気密的に軸線方向に摺動可能に収容されたピストンであって、一端部を第１突起を有する段付きに形成するとともに他端部を第２突起を有する段付きに形成して、他端部の第２突起をシリンダの他端側の開口部を介してシリンダの他端側から外部に液密的または気密的に進退可能に突出させて、シリンダ内に一端部側にて第１室を形成するとともに他端部側にて第２室を形成するピストンと、ピストンの第２突起に当接してピストンを一端部側に付勢するスプリングとを備え、第１室と第２室とを連通させるとともに、前記シリンダの第１室を前記蓄圧器に連通させ、かつピストンがスプリングの付勢力によって第１室側に位置するとき、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力を許容する側に切り換え、ピストンが第１室内の流体の圧力によりスプリングの付勢力に抗して第２室側に変位したとき、圧力変換室にて圧力変換された流体の前記蓄圧器への出力を禁止する側に切り換えるように構成したことにもある。
【００１１】
この場合、切り換え弁機構を、シリンダの軸線方向の中間部に圧力変換機構の圧力変換室に連通して圧力変換された流体を吸入するための吸入口と、圧力変換機構によって圧力変換された流体を排出するための排出口と、ピストンの一端部側の外周面上にシリンダの吸入口から第１室方向へのみの流体の通過を許容する一方向性弁と、ピストンの外周面上に組み付けられて、ピストンがシリンダの第１室側に変位しているときシリンダの吸入口と排出口との連通を禁止し、かつピストンがシリンダの第２室側に変位しているときシリンダの吸入口と排出口との連通を許容するシール部材とを設けるようにするとよい。
【００１２】
また、ピストン内に第１室と第２室とを連通させる通路を設けるとともに、ピストンの第１突起の端面に組み付けられて、ピストンがシリンダの第１室側に変位したとき、第１突起の端面とシリンダの内端面の間の隙間と、第１室との連通を禁止する第１面シール部材と、ピストンの第２突起部の基端部に組み付けられて、ピストンがシリンダの第２室側に変位したとき、他端部側の段部とシリンダの内端面との間の隙間と、通路を介した第１室との連通を禁止する第２面シール部材とを設けるようにするとよい。さらに、第１突起の端面を除くピストンの一端部の受圧面積をＢとし、ピストンの他端部側の段部の受圧面積をＣとしたとき、Ｂ＞Ｃが成立するようにするとよい。また、第１圧力をＰ０とし、第２圧力をＰ１とし、第１突起の端面の受圧面積をＡとし、ピストンの他端部側の段部の受圧面積をＣとし、ピストンの最大ストロークをＳ１とし、スプリングのばね定数をｋとしたとき、Ｐ０・Ｃ＞ｋ・Ｓ１およびＰ１・Ａ＞ｋ・Ｓ１が成立するようにするとよい。
【００１３】
これによれば、蓄圧器内の流体圧力が第１圧力に達すると、ピストンは第１室側に確実に変位する。一方、蓄圧器内の流体圧力が第２圧力に達すると、ピストンは第２室側に確実に変位する。その結果、切り換え弁機構の確実な切り換え動作が期待され、圧力変換室にて圧力変換された流体の蓄圧器への出力の禁止および許容の切り換えが確実に行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明すると、図１および図２は第１実施形態に係る蓄圧装置の全体を示す概略図である。この蓄圧装置は、例えば車両に適用されて高圧の空気圧を蓄積しておいて、車両の制御に利用される。
【００１５】
蓄圧装置は、動力を発生する動力源としての駆動装置１１と、駆動装置１１から伝達される動力を用いて流体圧としての空気圧を変換する圧力変換機構２０と、駆動装置１１から圧力変換機構２０に動力を伝達する動力伝達機構３０と、圧力変換機構２０にて変換された高圧の空気を蓄積する蓄圧器としてのアキュムレータ１２と、圧力変換機構２０とアキュムレータ１２との間に介装された切り換え弁機構４０とを備えている。
【００１６】
駆動装置１１は、例えばエンジンおよび同エンジンの駆動力を出力する出力装置から構成される。アキュムレータ１２には、利用装置１３が接続されている。利用装置１３は、アキュムレータ１２に蓄積されている高圧の空気を利用する装置で、例えば車両における運転者のブレーキペダルの踏み込み操作をアシストするブレーキアシスト装置である。
【００１７】
圧力変換機構２０は、底部２１ａを有する円筒状のシリンダ２１を備えている。シリンダ２１は、外周面上にシール部材としてのオーリング２２ａを組み付けたピストン２２を軸線方向に気密的かつ摺動可能に収容している。ピストン２２は、シリンダ２１内の底部２１ａ側に圧力変換室ＰＲを形成している。圧力変換室ＰＲ内にはコイルスプリング２３が組み込まれている。コイルスプリング２３は、ピストン２２を図示下方に付勢している。ピストン２２の圧力変換室ＰＲとは反対側の端面にはピストンロッド２４の一端が固着されている。
【００１８】
シリンダ２１の底面２１ａには、底面２１ａを貫通する流路２１ｂが形成されている。圧力変換室ＰＲは、流路２１ｂを介して一方向性弁で構成された吸入弁２５の下流と一方向性弁で構成された吐出弁２６の上流を接続した接続位置に連通している。吸入弁２５は、その上流にて大気に連通し、ピストン２２の図示下方への移動時に大気を圧力変換室ＰＲに供給する。吐出弁２６は、その下流にてアキュムレータ１２に連通し、ピストン２２の図示上方への移動時に圧力変換室ＰＲにて高圧に変換された空気をアキュムレータ１２に吐出する。
【００１９】
動力伝達機構３０は、駆動装置１１によって軸線周りに回転駆動される回転ロッド３１と、偏心カム３２とからなる。偏心カム３２は、円形プレート３２ａ、リング３２ｂおよび多数のボール３２ｃからなる。円形プレート３２ａは、偏心させた位置にて回転ロッド３１に一体回転するように固定されている。リング３２ｂは、その内周面上にて多数のボール３２ｃを介して円形プレート３２ａの外周面上に円形プレート３２ａと相対回転するように組み付けられるとともに、その外周面上の一部（図示上部位置）にてピストンロッド２４の下面を摺動可能に支持している。したがって、偏心カム３２は、回転ロッド３１の回転に伴う円形プレート３２ａの回転により、リング３２ｂの図示上端位置を上下動させてピストンロッド２４を軸線方向すなわち図示上下方向に所定範囲で往復運動させる。
【００２０】
切り換え弁機構４０は、一対の底部４１ａ，４１ｂを有する円筒状のシリンダ４１を備えている。シリンダ４１は、外周面上にシール部材としてのオーリング４２を組み付けたピストン４３を気密的かつ軸線方向に摺動可能に収容している。シリンダ４１内には、ピストン４３によって区画された第１および第２室Ｒ１，Ｒ２が形成されている。第１室Ｒ１は底部４１ａに設けた流路４１ｃを介してアキュムレータ１２に連通している。なお、第１室Ｒ１は、本発明の流体室に対応する。第２室Ｒ２は、シリンダ４１の側壁に設けた流路４１ｄを介して、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲに連通している。また、第２室Ｒ２内にはコイルスプリング４４が組み込まれ、同コイルスプリング４４はピストン４３を第１室Ｒ１側に付勢している。
【００２１】
ピストン４３の第１室Ｒ１側端面には、中央にて円柱状の突起部４３ａを有するとともに、その外側に環状部４３ｂ（段部）を有する段付きに形成されている。突起部４３ａの先端部外周面上には、断面Ｕ状かつリング状に形成された面シール部材４５が組み付けられている。面シール部材４５は、ピストン４３の突起部４３ａがシリンダ４１の内端面に当接した状態で、突起部４３ａの端面とシリンダ４１の内端面の間の隙間と、第１室Ｒ１との連通を禁止する。
【００２２】
ピストン４３の第２室Ｒ２側端面には、中央にて円柱状のロッド４３ｃが一体的に設けられて軸線方向に延設されている。ロッド４３ｃは、シリンダ４１の底部４１ｂの中央に設けた貫通孔４１ｅを進退可能に貫通して、シリンダ４１の外部に突出している。ロッド４３ｃの先端には、弁体を構成するボール４６が組み付けられている。ボール４６は、ピストン４３の第１室Ｒ１側への変位状態（図１の状態）にて、シリンダ４１の底部４１ｂ上であって、貫通孔４１ｅの径方向外側に形成した弁座部４１ｆに着座して第２室Ｒ２と大気との連通を禁止する。一方、ピストン４３が第２室Ｒ２側へ変位した状態（図２の状態）では、第２室Ｒ２は大気に連通する。
【００２３】
次に、上記のように構成した第１実施形態の動作について説明する。回転ロッド３１が駆動装置１１によって回転駆動されると、偏心カム３２はピストンロッド２４およびピストン２２を上下に往復運動させ始める。偏心カム３２が、ピストンロッド２４およびピストン２２をコイルスプリング２３の下方への付勢力に抗して上方へ押し上げると、シリンダ２１内の圧力変換室ＰＲ内の空気は圧縮されて高圧に変換される。いま、切り換え弁機構４０内のピストン４３は、コイルスプリング４４の付勢力によって図１の位置にあるものとする。この状態では、ボール４６は弁座部４１ｆに着座していて、シリンダ４１の第２室Ｒ２を大気へ連通させていない。したがって、前記高圧に変換された空気は、吐出弁２６を介してアキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１に供給される。
【００２４】
そして、ピストン２２が最上位点に達すると、次に、ピストン２２およびピストンロッド２４は、コイルスプリング２３の付勢力、ピストン２２およびピストンロッド２４の自重による力（以下、この力をコイルスプリング２３などによる付勢力という）によって下方に移動する。ただし、シリンダ２１の軸線方向が垂直方向でなければ、ピストン２２およびピストンロッド２４の自重による力は前記軸線方向に応じて変化する。ピストン２２の下方への移動により、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲ内には、吸入弁２５を介して大気圧の空気が吸入される。そして、ピストン２２およびピストンロッド２４が最下点に達した後には、前述のように、ピストン２２およびピストンロッド２４は偏心カム３２によって上方へ移動されて、圧力変換室ＰＲ内の圧縮された高圧の空気がシリンダ４１の第１室Ｒ１およびアキュムレータ１２に供給される。このようなピストン２２およびピストンロッド２４の往復運動により、図３に示すように、アキュムレータ１２内の空気は徐々に高圧Ｐになり、アキュムレータ１２内に高圧の空気が蓄積されることになる。
【００２５】
この状態では、面シール部材４５は突起部４３ａの先端面とシリンダ４１の内端面との間をシールしているので、シリンダ４１内のピストン４３は突起部４３ａの先端面にて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けることなく、環状部４３ｂのみにて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けている。そして、アキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが上昇して、環状部４３ｂにて受ける空気圧Ｐによる力がコイルスプリング４４の付勢力に打ち勝つと、ピストン４３は図示右方向に変位して切り換え弁機構４０は図２の状態となる。すなわち、環状部４３ｂの面積をＢとし、コイルスプリング４４の付勢力をＦとすると、Ｐ・Ｂ＞Ｆの条件が成立したときピストン４３は図示右方向に変位する。このときのアキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１の空気圧Ｐを、図３にてＰ１として示す。
【００２６】
この状態では、ボール４６の弁座部４１ｆへの着座が解除され、シリンダ４１の第２室Ｒ２は大気に連通する。そして、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲはシリンダ４１の第２室Ｒ２を介して大気に連通するので、圧力変換機構２０内のピストン２２が往復運動しても、シリンダ２１内の圧力変換室ＰＲは常にほぼ大気圧に保たれる。その結果、駆動装置１１および圧力変換機構２０に不必要な負荷を負わせることを避けることができる。
【００２７】
一方、アキュムレータ１２に蓄積された高圧の空気圧Ｐは、利用装置１３によって利用される。この利用装置１３による利用により、図３に示すように、アキュムレータ１２内の空気圧Ｐが低下すると、シリンダ４１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐも徐々に低下する。そして、この空気圧Ｐの低下により、ピストン４３は第１室Ｒ１側に変位し始める。しかし、ピストン４３が図２の状態にある場合には、ピストン４３は突起部４３ａの先端面と環状部４３ｂの両者で第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受ける。すなわち、突起部４３ａの先端面の面積をＡとすると、ピストン４３は第１室Ｒ１内の空気圧ＰによりＰ・(Ａ＋Ｂ)の力で第２室Ｒ２側に押圧されている。したがって、第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが所定圧Ｐ１よりも若干だけ下がっても、ピストン４３の突起部４３ａの先端面がシリンダ４１の内端面に到達することはない。
【００２８】
利用装置１３によるアキュムレータ１２内の空気圧の利用により、アキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐがさらに低下して、ピストン４３が第１室Ｒ１内の空気圧Ｐにより受ける力Ｐ・(Ａ＋Ｂ)が前記コイルスプリング４４の付勢力Ｆよりも小さくなると、ピストン４３の突起部４３ａの先端面はシリンダ４１の内端面に当接して図１の状態に戻る。このとき、ボール４６は弁座部４１ｆに着座してシリンダ４１の第２室Ｒ２と大気との連通は禁止され、かつ面シール部材４５は突起部４３ａの先端面とシリンダ４１の内端面との間をシールする。このときのアキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１の空気圧Ｐを、図３にてＰ０として示す。
【００２９】
そして、圧力変換機構２０内のピストン２２の往復運動により、再び大気圧が高圧に変換されてアキュムレータ１２に蓄積されるようになる。以降、前述した動作を繰り返す。したがって、アキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１の空気圧Ｐは、所定圧Ｐ０，Ｐ１間にて変化する。
【００３０】
上記作動説明からも理解できるように、切り換え弁機構４０は、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・(Ａ＋Ｂ)＜Ｆを満足する所定圧Ｐ０まで低下したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を許容するように切り換える。そして、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・Ｂ＞Ｆを満足する所定圧Ｐ１まで上昇したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を禁止するように切り換える。すなわち、切り替え弁機構４０は、ピストン４３の突起部４３ａの先端面の面積Ａに応じたヒステリシス特性をもって切り換え制御されるので、切り換え弁機構４０の切り換え頻度を下げることができる。
【００３１】
ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄圧装置について図４および図５を用いて説明する。この蓄圧装置は、上記第１実施形態の切り換え弁機構４０を変更したものである。その他の部分に関しては上記第１実施形態と同じであるので、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
切り換え弁機構４０は、両端に底部５１ａ，５１ｂを有する円筒状のシリンダ５１を備えている。シリンダ５１内には、円筒状のピストン５２が軸線方向に摺動可能に収容されている。ピストン５２は、シリンダ５１を第１室Ｒ１および第２室Ｒ２に区画している。第１室Ｒ１は、底部５１ａに設けた流路５１ｃを介してアキュムレータ１２に連通している。第２室Ｒ２は、底部５１ｂに設けた流路５１ｄを介して大気に連通している。第２室Ｒ２内にはコイルスプリング５３が収容されている。コイルスプリング５３は、一端にてピストン５２の第２室Ｒ２側の端面から軸線方向に円柱状に延設した穴部５２ａの底面にて支持され、他端にてシリンダ５１の底部５１ｂの内側面にて支持され、ピストン５２を第１室Ｒ１側に付勢している。
【００３３】
ピストン５２の第１室Ｒ１側の端面は、中央にて円柱状の突起部５２ｂを有するとともに、その外側に環状部５２ｃ（段部）を有する段付きに形成されている。シリンダ５１の底部５１ａの内端面の突起部５２ｂに対向する位置には、円柱状の凹部５１ｆが形成され、ピストン５２の軸線方向の変位によって突起部５２ｂが凹部５１ｆ内に侵入するようになっている。突起部５２ｂの外周面上には、シール部材としてのオーリング５４が組み付けられている。オーリング５４は、ピストン５２の突起部５２ｂが凹部５１ｆに侵入した状態で、突起部５２ｂの端面と凹部５１ｆの底面との間の隙間と、第１室Ｒ１との連通を禁止する。
【００３４】
ピストン５２の外周面上であって軸線方向中央部には、環状の凹部５２ｄが形成されている。ピストン５２の凹部５２ｄの各外側外周面上には、断面Ｕ状かつリング状に形成された一方向性弁５５，５６が組み付けられている。一方向性弁５５は、シリンダ５１の第２室Ｒ２からシリンダ５１の内周面と凹部５２ｄとの間の空間への空気の通過を許容し、逆方向の空気の通過を禁止して、圧力変換機構２０のシリンダ２１内の圧力変換室ＰＲへの大気の吸入弁として機能する。一方向性弁５６は、シリンダ５１の内周面と凹部５２ｄとの間の空間からシリンダ５１の第１室Ｒ１への空気の通過を許容し、逆方向の空気の通過を禁止して、圧力変換機構２０のシリンダ２１内の圧力変換室ＰＲから第１室Ｒ１への高圧空気の吐出弁として機能する。
【００３５】
シリンダ５１の軸線方向中央の側部には流路５１ｇが形成され、シリンダ５１の内周面と凹部５２ｄとの間の空間は、流路５１ｇを介してシリンダ２１の圧力変換室ＰＲに連通している。なお、この流路５１ｇは、ピストン５２が軸線方向に変位しても、一方向性弁５５，５６の間に位置する。また、シリンダ５１の側部には大気中に開口した流路５１ｈも形成されている。この流路５１ｈは、ピストン５２が第１室Ｒ１側に変位して図４の状態にあるとき、一方向性弁５５の外側に位置する。一方、ピストン５２が第２室Ｒ２側に変位して図５の状態にあるとき、流路５１ｈは一方向性弁５５、５６間に位置する。
【００３６】
次に、上記のように構成した第２実施形態の動作について説明する。この第２実施形態においても、圧力変換機構２０内のピストン２２は、動力伝達機構３０を介して駆動装置１１によって往復運動する。いま、切り換え弁機構４０内のピストン５２が図４の位置にあるものとすれば、ピストン２２の図示上昇時に、高圧に変換されたシリンダ２１の圧力変換室ＰＲ内の空気は、シリンダ２１の流路２１ｂ、シリンダ５１の流路５１ｇ、凹部５２ｄおよび一方向性弁（吐出弁）５６を介してシリンダ５１の第１室Ｒ１およびアキュムレータ１２に供給される。
【００３７】
一方、ピストン２２の図示下降時には、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲ内に、切り換え弁機構４０のシリンダ５１の流路５１ｄ，５１ｈ、第２室Ｒ２、一方向性弁（吸入弁）５５、凹部５２ｄ、流路５１ｇおよびシリンダ２１の流路２１ｂを介して大気圧の空気が吸入される。このようなピストン２２およびピストンロッド２４の往復運動により、アキュムレータ１２内の空気は徐々に高圧になり、アキュムレータ１２内に高圧の空気が蓄積されることになる。
【００３８】
この状態では、ピストン５２の突起部５２ｂは凹部５１ｆ内に侵入していて、オーリング５４が突起部５２ｂの端面とシリンダ５１の凹部５１ｆの底面との間の空間と、第１室Ｒ１とを遮断している。したがって、ピストン５２は突起部５２ｂの先端面にて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けることなく、環状部５２ｃのみにて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けている。そして、アキュムレータ１２およびシリンダ５１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが上昇して、環状部５２ｃにて受ける空気圧Ｐによる力がコイルスプリング５３の付勢力に打ち勝つと、ピストン５２は図示右方向に変位して切り換え弁機構４０は図５の状態となる。すなわち、環状部５２ｃの面積をＢとし、コイルスプリング５３の付勢力をＦとすると、Ｐ・Ｂ＞Ｆの条件が成立したときピストン５２は図示右方向に変位する。この第２実施形態においても、このときのアキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１の空気圧ＰをＰ１とする(図３参照)。
【００３９】
この状態では、シリンダ５１とピストン５２の凹部５２ｄとの間の空間は、流路５１ｈを介して大気に連通する。したがって、圧力変換機構２０内のピストン２２が往復運動しても、シリンダ２１内の圧力変換室ＰＲは常にほぼ大気圧に保たれる。その結果、この第２実施形態においても、駆動装置１１および圧力変換機構２０に不必要な負荷を負わせることを避けることができる。
【００４０】
一方、アキュムレータ１２に蓄積された高圧の空気圧Ｐは、利用装置１３によって利用される。この利用装置１３による利用により、図３に示すように、アキュムレータ１２内の空気圧Ｐが低下すると、シリンダ４１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐも徐々に低下する。そして、この空気圧Ｐの低下により、ピストン５２は第１室Ｒ１側に変位し始める。しかし、ピストン５２が図５の状態にある場合には、ピストン５２は突起部５２ｂの先端面と環状部５２ｃの両者で第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受ける。すなわち、突起部５２ｂの先端面の面積をＡとすると、ピストン５２は第１室Ｒ１内の空気圧ＰによりＰ・(Ａ＋Ｂ)の力で第２室Ｒ２側に押されている。したがって、第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが所定圧Ｐ１よりも若干だけ下がっても、ピストン５２の突起部５２ｂがシリンダ５１の凹部５１ｆ内に侵入することはない。
【００４１】
利用装置１３によるアキュムレータ１２内の空気圧の利用により、アキュムレータ１２およびシリンダ５１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐがさらに低下して、ピストン５２が第１室Ｒ１内の空気圧Ｐにより受ける力Ｐ・(Ａ＋Ｂ)が前記コイルスプリング５３の付勢力Ｆよりも小さくなると、ピストン５２の突起部５２ｂはシリンダ５１の凹部５１ｆ内に侵入して図４の状態に戻る。このとき、オーリング５４が突起部５２ｂの先端面とシリンダ５１の凹部５１ｆの底面との間の空間と、第１室Ｒ１とを遮断する。このときのアキュムレータ１２およびシリンダ５１の第１室Ｒ１の空気圧ＰをＰ０とする（図３参照）。
【００４２】
そして、圧力変換機構２０内のピストン２２の往復運動により、再び大気圧が高圧に変換されてアキュムレータ１２に蓄積されるようになる。以降、前述した動作を繰り返す。したがって、アキュムレータ１２およびシリンダ５１の第１室Ｒ１の空気圧Ｐは、所定圧Ｐ０，Ｐ１間にて変化する。
【００４３】
上記作動説明からも理解できるように、この第２実施形態においても、切り換え弁機構４０は、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・(Ａ＋Ｂ)＜Ｆを満足する所定圧Ｐ０まで低下したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を許容するように切り換える。そして、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・Ｂ＞Ｆを満足する所定圧Ｐ１まで上昇したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を禁止するように切り換える。したがって、切り換え弁機構４０の切り換え頻度を下げることができる。
【００４４】
ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態に係る蓄圧装置について図６および図７を用いて説明する。この蓄圧装置は、上記第１および第２実施形態の圧力変換機構２０および切り換え弁機構４０を変更したもので、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
この蓄圧装置は、圧力変換機構２０および切り換え弁機構４０を同軸的に配置するとともに、一体的に構成したものである。切り換え弁機構４０は、一対の底部６１ａ，６１ｂを有する円筒状のシリンダ６１を備えている。シリンダ６１は、底部６２ａを有する円筒状の第１ピストン６２を軸線方向に摺動可能に収容しており、第１ピストン６２により第１室Ｒ１および第２室Ｒ２に区画されている。第１室Ｒ１は、シリンダ６１の側部に設けた流路６１ｃを介してアキュムレータ１２に連通している。第２室Ｒ２は、シリンダ６１の底部６１ａに設けた流路６１ｄを介して大気に連通している。第１ピストン６２の軸線方向両端部の外周面上には、シール部材としてオーリング６３ａ、６３ｂが組みつけられている。
【００４６】
第１ピストン６２の第１室Ｒ１側端部は、中央にて環状の突起部６２ｂを有するとともに、その外側に環状部６２ｃ（段部）を有する段付きに形成されている。突起部６２ｂの先端部外周面上には、断面Ｕ状かつリング状に形成された面シール部材６４が組み付けられている。面シール部材６４は、第１ピストン６２の突起部６２ｂがシリンダ６１の内端面に当接した状態で、突起部６２ｂの先端面とシリンダ６１の内端面との間の隙間と、第１室Ｒ１との連通を禁止する。第１ピストン６２内には、シリンダ６１の底部６１ｂに設けた貫通孔６１ｅを介して図示下方から第２ピストン６５が進退可能に侵入していて、第２ピストン６２の内部上方に圧力変換室ＰＲを形成している。なお、この第３実施形態においては、圧力変換機構２０は第１ピストン６２および第２ピストン６５によって構成されている。
【００４７】
第２ピストン６５の外周面上には、オーリング６６ａ，６６ｂが組み付けられている。オーリング６６ａは、圧力変換室ＰＲと第１室Ｒ１との連通を禁止する。オーリング６６ｂは、第１室Ｒ１の大気への連通を禁止する。圧力変換室ＰＲは、第１ピストン６２の側壁を貫通した流路６２ｄおよびシリンダ６１の側壁を貫通した流路６１ｆを介して、吸入弁６７の下流と吐出弁６８の上流との接続部に連通している。吸入弁６７の上流は大気に連通している。吐出弁６８の下流はアキュムレータ１２に連通している。
【００４８】
第２ピストン６５の両端面部には、軸線方向に延設された円柱状のロッド７１，７２の各一端が一体的に接続されている。ロッド７１の他端（図示下端）は、偏心カム３２のリング３２ｂによって摺動可能に支持されている。ロッド７２の上部は、第２ピストン６２の底部６２ａに設けた貫通孔６２ｅを介して第２室Ｒ２内に進退可能に侵入している。貫通孔６２ｅの内周面上には、第２室Ｒ２と圧力変換室ＰＲとの連通を禁止するために、シール部材としてのオーリング７３が組みつけられている。ロッド７２の上端には、貫通孔６２ｅよりも大径のプレート７４が一体的に固着されており、プレート７４はロッド７２の図示下方への変位を規制する。プレート７４とシリンダ６１の底部６１ａの内側面との間には、コイルスプリング７５が介装されている。コイルスプリング７５は、常に第２ピストン６５を図示下方に付勢している。
【００４９】
次に、上記のように構成した第３実施形態の動作について説明する。この第３実施形態においても、第２ピストン６５は、動力伝達機構３０を介して駆動装置１１によって往復運動する。いま、第１ピストン６２が図６の位置にあるものとすれば、第２ピストン６５の図示上昇時に、高圧に変換された圧力変換室ＰＲ内の空気は、第２ピストン６２の流路６２ｄ、シリンダ６１の流路６１ｆおよび吐出弁６８を介してアキュムレータ１２および第１室Ｒ１に供給される。
【００５０】
一方、第２ピストン６５の図示下降時には、圧力変換室ＰＲ内に、吸入弁６７、シリンダ６１の流路６１ｆおよび第２ピストン６２の流路６２ｄを介して大気圧の空気が吸入される。このような第２ピストン６５の往復運動により、アキュムレータ１２内の空気は徐々に高圧になり、アキュムレータ１２内に高圧の空気が蓄積されることになる。
【００５１】
この状態では、第２ピストン６２の突起部６２ｂの先端面はシリンダ６１の底部６１ｂの内側面に当接していて、面シール部材６４が突起部６２ｂの先端面とシリンダ６１の底部６１ｂの内側面との間の空間と、第１室Ｒ１とを遮断している。したがって、第１ピストン６２は突起部６２ｂの先端面にて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けることなく、環状部６２ｃのみにて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けている。そして、アキュムレータ１２および第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが上昇して、環状部６２ｃにて受ける空気圧Ｐによる力がコイルスプリング７５の付勢力に打ち勝つと、第１ピストン６２は第２ピストン６５と共に図示上方に変位して圧力変換機構２０および切り換え弁機構４０は図７の状態となる。すなわち、環状部６２ｃの面積をＢとし、コイルスプリング７５の付勢力をＦとすると、Ｐ・Ｂ＞Ｆの条件が成立したとき第１ピストン６２および第２ピストン６５は図示上方向に変位する。この第３実施形態においても、このときのアキュムレータ１２およびシリンダ４１の第１室Ｒ１の空気圧ＰをＰ１とする(図３参照)。なお、力のバランスにおいて、第１ピストン６２、第２ピストン６５などの自重は無視することにする。
【００５２】
この状態では、ロッド７１は偏心カム３２から離れ、第２ピストン６５は偏心カム３２によって駆動されない。したがって、この第３実施形態においても、駆動装置１１に不必要な負荷を負わせることを避けることができる。
【００５３】
一方、アキュムレータ１２に蓄積された高圧の空気圧Ｐは、利用装置１３によって利用される。この利用装置１３による利用により、図３に示すように、アキュムレータ１２内の空気圧Ｐが低下すると、第１室Ｒ１内の空気圧Ｐも徐々に低下する。そして、この空気圧Ｐの低下により、第１ピストン６２は第１室Ｒ１側に変位し始める。しかし、ピストン６２が図７の状態にある場合には、第１ピストン６２は突起部６２ｂの先端面と環状部６２ｃの両者で第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受ける。すなわち、突起部６２ｂの先端面の面積をＡとすると、第２ピストン６２は第１室Ｒ１内の空気圧ＰによりＰ・(Ａ＋Ｂ)の力で第２室Ｒ２側に押されている。したがって、第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが所定圧Ｐ１よりも若干だけ下がっても、第１ピストン６２の突起部６２ｂの先端面がシリンダ６１の底部６１ｂの内側面に当接することはない。
【００５４】
利用装置１３によるアキュムレータ１２内の空気圧の利用により、アキュムレータ１２およびシリンダ５１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐがさらに低下して、第２ピストン６２が第１室Ｒ１内の空気圧Ｐにより受ける力Ｐ・(Ａ＋Ｂ)が前記コイルスプリング７５の付勢力Ｆよりも小さくなると、第２ピストン６２の突起部６２ｂの先端面がシリンダ６１の底部６１ｂの内側面に当接して図６の状態に戻る。このとき、面シール部材６４が突起部６２ｂの端面とシリンダ６１の底部６１ｂの内側面との間の空間と、第１室Ｒ１とを遮断する。このときのアキュムレータ１２および第１室Ｒ１の空気圧ＰをＰ０とする（図３参照）。
【００５５】
そして、第２ピストン６５の往復運動により、再び大気圧が高圧に変換されてアキュムレータ１２に蓄積されるようになる。以降、前述した動作を繰り返す。したがって、アキュムレータ１２および第１室Ｒ１の空気圧Ｐは、所定圧Ｐ０，Ｐ１間にて変化する。
【００５６】
上記作動説明からも理解できるように、この第３実施形態においても、切り換え弁機構４０は、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・(Ａ＋Ｂ)＜Ｆを満足する所定圧Ｐ０まで低下したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を許容するように切り換える。そして、アキュムレータ１２の空気圧ＰがＰ・Ｂ＞Ｆを満足する所定圧Ｐ１まで上昇したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を禁止するように切り換える。したがって、切り換え弁機構４０の切り換え頻度を下げることができる。
【００５７】
ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態に係る蓄圧装置について図８および図９を用いて説明する。この蓄圧装置は、上記第１実施形態の切り換え弁機構４０を変更したものである。その他の部分に関しては上記第１実施形態と同じであるので、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
切り換え弁機構４０は、両端に底部８１ａ，８１ｂを有する円筒状のシリンダ８１を備えている。シリンダ８１の軸線方向中間部の内周面上には、環状突起部８１ｃが設けられている。シリンダ８１内には、円柱状のピストン８２が軸線方向に変位可能に収容されている。ピストン８２は、軸線方向中間部を大径に形成して、両端部に中間部よりも小径の円柱状の第１および第２突起部８２ａ，８２ｂを有するとともに第１および第２環状部８２ｃ，８２ｄ（段部）を有するように形成されている。第１突起部８２ａの直径は第２突起部８２ｂの直径よりも小さく設定されている。ピストン８２の軸線方向中間部の外周面上には、シール部材としてのオーリング８３が組み付けられている。また、シリンダ８１の環状突起部８１ｃの内周面上には、シール部材としてのオーリング８４が組み付けられている。これらのオーリング８３，８４により、シリンダ８１内には、ピストン８２の第１環状部８２ｃとシリンダ８１の底部８１ａの間に第1室Ｒ１が形成されているとともに、ピストン８２の第２環状部８２ｄとシリンダ８１の環状突起部８１ｃとの間に第２室Ｒ２が形成されている。
【００５９】
第１室Ｒ１は、底部８１ａに設けた流路８１ｄを介してアキュムレータ１２に連通している。第１室Ｒ１と第２室Ｒ２は、ピストン８２内に設けたピストン通路８２ｅを介して連通している。ピストン８２の第１突起部８２ａの先端部外周面上には、断面Ｕ字状かつリング状の面シール部材８５が組み付けられて、第１突起部８２ａの先端面がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接した状態では、第１突起部８２ａの先端面と底部８１ａとの間の隙間と、第１室Ｒ１とが遮断されるようになっている。ピストン８２の第２環状部８２ｄ上には、環状の面シール部材８６が組み付けられている。面シール部材８６は、ピストン８２が図示右方向に変位して環状突起部８１ｃに当接した状態（図９の状態）になると、ピストン通路８２ｅを介した第１室Ｒ１と第２室Ｒ２（面シール部材８６と環状突起部８１ｃとの間の隙間）との連通が禁止されるようになっている。
【００６０】
ピストン８２の大径部外周面上であって第１室Ｒ１側の端部には、断面Ｕ字状かつリング状の一方向性弁８７が組み付けられている。一方向性弁８７は、油圧変換室ＰＲから吐出された空気を、シリンダ８１の側壁に設けた流路８１ｅおよびピストン８２の外周面とシリンダ８１の内周面との間の空間から第１室Ｒ１への供給のみを許容する吐出弁を構成する。なお、この一方向性弁８７に代えてオーリングを用いるとともに、上記第１実施形態の吐出弁２６（図１参照）を介して油圧変換室ＰＲからの高圧の空気をアキュムレータ１２および第１室Ｒ１に導くようにしてもよい。
【００６１】
シリンダ８１の側壁であって流路８１ｅよりも第２室Ｒ２側には、大気に連通した流路８１ｆが設けられている。また、ピストン８２の大径部外周面上には、ピストン８２が図８の状態にあるとき流路８１ｅ，８１ｆ間に位置し、ピストン８２が図示右方向に変位して図９の状態になると流路８１ｆよりも第２室Ｒ２側に位置するように、シール部材としてオーリング８８が組み付けられている。
【００６２】
シリンダ８１の環状突起部８１ｃを挟んで第２室Ｒ２と反対側には、第３室Ｒ３が設けられている。第３室Ｒ３は、シリンダ８１の底部８１ｂに設けた貫通孔８１ｇを介して大気に連通している。この第３室Ｒ３内には、両端をピストン８２の第２突起部８２ｂの端面とシリンダ８１の底部８１ｂの内側面とに支持させたコイルスプリング８９が収容されている。コイルスプリング８９は、ピストン８２を常に図示左方向に付勢している。
【００６３】
次に、上記のように構成した第４実施形態の動作について説明する。この第４実施形態においても、圧力変換機構２０内のピストン２２は、動力伝達機構３０を介して駆動装置１１によって往復運動する。いま、切り換え弁機構４０内のピストン８２が図８の位置にあるものとすれば、ピストン２２の図示上昇時に、高圧に変換されたシリンダ２１内の圧力変換室ＰＲ内の空気は、シリンダ２１の流路２１ｂ、シリンダ８１の流路８１ｅ、シリンダ８１の内周面とピストン８２の外周面との間の空間、および一方向性弁８７を介して第１室Ｒ１およびアキュムレータ１２に供給される。
【００６４】
一方、ピストン２２の図示下降時には、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲ内に、吸入弁２５およびシリンダ２１の流路２１ｂを介して、大気圧の空気が吸入される。このようなピストン２２およびピストンロッド２４の往復運動により、アキュムレータ１２内の空気は徐々に高圧になり、アキュムレータ１２内に高圧の空気が蓄積されることになる。
【００６５】
この状態では、面シール部材８５がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接していて、第１突起部８２ａの先端面と底部８１ａの内側面との間の空間と、第１室Ｒ１とを遮断している。したがって、ピストン８２は第１突起部８２ａの先端面にて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受けることなく、第１環状部８２ｃのみにて第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを図示右方向に受けている。また、第２室Ｒ２はピストン通路８２ｅを介して第１室Ｒ１に連通しているので、ピストン８２は第２室Ｒ２内の空気圧Ｐを図示左方向に受けている。さらに、ピストン８２は、コイルスプリング８９によって図示左方向のばね力を受けるとともに、面シール部材８５の弾性反発力により図示右方向の力も受けている。
【００６６】
この場合、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面の面積をＡとし、第１環状部８２ｃの面積をＢとし、第２環状部８２ｄの面積をＣとする。面シール部材８５の弾性反発力をＦpaとし、ピストン８２の第２環状部８２ｄ上の面シール部材８６がシリンダ８１の環状突起部８１ｃに当接した状態（図９の状態）における面シール部材８６の弾性反発力をＦpcとする。また、コイルスプリング８９のばね定数をｋとし、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接した状態（図８の状態）におけるコイルスプリング８９のばね力をＦ0とし、面シール部材８６がシリンダ８１の環状突起部８１ｃに当接した状態（図９の状態）におけるコイルスプリング８９のばね力をＦ1とし、コイルスプリング８９の最大ストロークをＳ1とする。
【００６７】
いま、前述のように、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接した状態（図８の状態）においては、下記式１が成立する。
Ｐ・Ｂ＋Ｆpa＝Ｆ0＋Ｐ・Ｃ＝Ｆ1−ｋ・Ｓ1＋Ｐ・Ｃ  …式１
そして、アキュムレータ１２およびシリンダ８１の第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが上昇して、第１環状部８２ｃにて受けるピストン８２を図示右方向に押圧する力Ｐ・Ｂが、コイルスプリング５３の付勢力Ｆ0と、第２環状部８２ｄにて受ける空気圧Ｐによる押圧力Ｐ・Ｃとの合力によるピストン８２を図示左方向に押圧する力Ｆ0＋Ｐ・Ｃに打ち勝つと、ピストン８２は図示右方向に変位する。この場合、ピストン８２の第１突起部８２ａがシリンダ８１の底部８１ａの内側面から離れる寸前の状態では、下記式２が成立する。ただし、このときにおける第1室Ｒ１および第２室Ｒ２内の空気圧をＰ1とする（図３参照）。
Ｐ1・Ｂ＝Ｆ0＋Ｐ1・Ｃ  …式２
この式２からも理解できるように、ピストン８２の変位を実現するためには、第１環状部８２ｃの面積Ｂと第２環状部８２ｄの面積Ｃとの間には、Ｂ＞Ｃなる関係が必要であることが理解できる。
【００６８】
一方、ピストン８２が図８の状態から図示右方向に変位し始めると、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面も第１室Ｒ１内の空気圧Ｐを受け、ピストン８２は力Ｐ・(Ａ＋Ｂ)で図示右方向に押圧される。そして、面シール部材８６の端面が環状突起部８１ｃに当接して図９の状態となり、第２室Ｒ２と第１室Ｒ１との連通を禁止するためには、下記式３の条件が成立する必要がある。ただし、この場合、コイルスプリング８９は最大ストローク量Ｓ1だけ縮んで、ばね力Ｆ１（＝Ｆ0＋ｋ・Ｓ1）でピストン８２を図示左方向に押圧する。
Ｐ1・(Ａ＋Ｂ)＞Ｆ0＋ｋ・Ｓ1＋Ｐ1・Ｃ  …式３
この式３は式２を用いて下記式４のように変形される。
Ｐ1・Ａ＞ｋ・Ｓ1  …式４
したがって、面シール部材８６の先端面が環状突起部８１ｃに当接して第２室Ｒ２（面シール部材８６の先端面と環状突起部８１ｃとの間の空間）と第１室Ｒ１との連通を禁止するためには、前記式４の関係が成立する必要があることが理解できる。
【００６９】
この状態では、オーリング８８が流路８１ｆに対して第２室Ｒ２側に位置する。したがって、シリンダ２１の圧力変換室ＰＲは、シリンダ２１の流路２１ｂ、シリンダ８１の流路８１ｅ、シリンダ８１の内周面とピストン８２の外周面の間の空間、およびシリンダ８１の流路８１ｆを介して大気に連通する。したがって、圧力変換機構２０内のピストン２２が往復運動しても、シリンダ２１内の圧力変換室ＰＲは常にほぼ大気圧に保たれる。その結果、この第４実施形態においても、駆動装置１１および圧力変換機構２０に不必要な負荷を負わせることを避けることができる。
【００７０】
そして、この面シール部材８６がシリンダ８１の環状突起部８１ｃに当接して第２室Ｒ２と第１室Ｒ１との連通を禁止している状態（図９の状態）では、下記式５が成立してピストン８２の変位が規制されている。
Ｐ・(Ａ＋Ｂ)＝Ｆ1＋Ｆpc＝Ｆ0＋ｋ・Ｓ1＋Ｆpc  …式５
一方、アキュムレータ１２に蓄積された高圧の空気圧Ｐは、利用装置１３によって利用される。この利用装置１３による利用により、図３に示すように、アキュムレータ１２および第１室Ｒ１内の空気圧Ｐが低下して、コイルスプリング８９の付勢力Ｆ1および面シール部材８６の弾性反発力Ｆpcとの合力によるピストン８２を図示左方向に押圧する力Ｆ1＋Ｆpcが、第１突起部８２ａの先端面と第１環状部８２ｃにて受けるピストン８２を図示右方向に押圧する力Ｐ・(Ａ＋Ｂ)に打ち勝つと、ピストン８２は図示左方向に変位する。この場合、面シール部材８６がシリンダ８１の環状突起部８１ｃの内側面から離れる寸前の状態では、下記式６が成立する。ただし、このときにおける第1室Ｒ１および第２室Ｒ２内の空気圧をＰ0とする（図３参照）。
Ｐ0・(Ａ＋Ｂ)＝Ｆ1  …式６
【００７１】
一方、ピストン８２が図９の状態から図示左方向に変位し始めると、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とが連通して、ピストン８２の第２環状部８２ｄも第１室Ｒ２内の空気圧を受け、ピストン８２はこの空気圧とコイルスプリング８９の付勢力によって図示左方向に押圧される。そして、面シール部材８５がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接して図８の状態となり、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面とシリンダ８１の底部８１ａの内側面との間の空間と、第１室Ｒ１との連通を禁止するためには、下記式７の条件が成立する必要がある。ただし、この場合、コイルスプリング８９は最大ストローク量Ｓ1だけ伸びて、ばね力Ｆ0（＝Ｆ1−ｋ・Ｓ1）でピストン８２を図示左方向に押圧する。
Ｐ0・(Ａ＋Ｂ)＜Ｆ1−ｋ・Ｓ1＋Ｐ0・Ｃ  …式７
この式７は式６を用いて下記式８のように変形される。
Ｐ0・Ｃ＞ｋ・Ｓ1  …式８
したがって、面シール部材８５がシリンダ８１の底部８１ａの内側面に当接して、ピストン８２の第１突起部８２ａの先端面とシリンダ８１の底部８１ａの内側面との間の空間と、第１室Ｒ１との連通を禁止するためには、前記式８の関係が成立する必要があることが理解できる。
【００７２】
そして、ピストン２２の往復運動により、再び大気圧が高圧に変換されてアキュムレータ１２に蓄積されるようになる。以降、前述した動作を繰り返す。したがって、アキュムレータ１２および第１室Ｒ１の空気圧Ｐは、所定圧Ｐ０，Ｐ１間にて変化する。
【００７３】
上記作動説明からも理解できるように、この第４実施形態においても、切り換え弁機構４０は、アキュムレータ１２の空気圧Ｐが所定圧Ｐ０まで低下したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を許容するように切り換える。そして、アキュムレータ１２の空気圧Ｐが所定圧Ｐ１まで上昇したとき、圧力変換機構２０にて変換された空気圧のアキュムレータ１２への出力を禁止するように切り換える。したがって、切り換え弁機構４０の切り換え頻度を下げることができる。
【００７４】
また、この第４実施形態においては、アキュムレータ１２内の空気圧Ｐが所定圧Ｐ0に達すると、ピストン８２を第１室Ｒ１側に確実に変位させる。一方、アキュムレータ１２内の空気圧Ｐが所定圧Ｐ１に達すると、ピストン８２を第２室Ｒ２側に確実に変位させる。その結果、切り換え弁機構４０の確実な切り換え動作が期待され、圧力変換室ＰＲにて圧力変換された流体のアキュムレータ１２への出力の禁止および許容の切り換えが確実に行われるようになる。
【００７５】
さらに、本発明は上記第１実施形態ないし第４実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００７６】
例えば、上記第１実施形態に係る蓄圧装置を車両のタイヤ空気圧調整に適用できる。この場合、図１０に示すように、切り換え弁機構４０および圧力変換機構２０は、車輪のホイール９１およびスポーク９２内に収容されている。切り換え弁機構４０内のシリンダ４１の側壁を貫通した流路４１ｇを介して、第１室Ｒ１はタイヤ９３の内部に連通している。そして、上記第１実施形態のアキュムレータ１２および利用装置１３はタイヤ９３に対応し、圧力変換機構２０によって高圧に変換された空気はタイヤ９３内に蓄積される。
【００７７】
また、圧力変換機構２０内のシリンダ２１には、中央部に貫通孔を有する底部２１ｃが設けられている。ピストン２２と底部２１ｃとの間には、ピストン２２を車輪の径方向外側（図示上方）に付勢するコイルスプリング２５が組み込まれている。なお、コイルスプリング２５が組み込まれた室は、大気に連通している。そして、この変形例においては、上記第１実施形態の駆動装置１１および動力伝達機構３０が省略されている。その他の構造は、上記第１実施形態の場合と同様である。
【００７８】
このように構成した変形例においては、車両の走行により車輪が回転すると、車輪の回転速度に応じて大きさの変化する遠心力がピストン２２に作用して、ピストン２２は車両の走行中に車輪の径方向すなわち図示上下方向に往復運動する。そして、切り換え弁機構４０内のピストン４３がシリンダ４１の第１室Ｒ１側に変位している状態（すなわち、図示状態）では、上記第１実施形態の場合と同様に、前記ピストン２２の往復運動により、圧力変換機構２０は大気を高圧に変換して切り換え弁機構４０を介してタイヤ９３内に高圧の空気を供給する。
【００７９】
そして、この場合も、タイヤ９３内の空気圧が所定圧以上になると、シリンダ４１の第１室Ｒ１内の空気圧も高くなって、ピストン４３をコイルスプリング４４の付勢力に抗して図示右方へ変位させる。この状態では、上気第１実施形態の場合と同様に、圧力変換機構２０の圧力変換室ＰＲは、シリンダ２１の流路２１ｂ、シリンダ４１の流路４１ｄ、第２室Ｒ２を介して大気に連通するので、圧力変換機構２０によって圧力変換が行われなくなる。そして、タイヤ９３内の空気圧が低下すれば、切り換え弁機構４０内のピストン４３が図示位置に変位するので、タイヤ９３内にふたたび高圧の空気が供給され始める。これにより、タイヤ９３内の空気圧は常に一定に維持される。
【００８０】
また、上記変形例においては、上記第１実施形態に係る蓄圧装置を車両のタイヤ９３の空気圧調整に利用するようにしたが、上記第２ないし第４実施形態に係る蓄圧装置も車両のタイヤ９３の空気圧調整に利用することができる。上記第２および第４実施形態の場合には、上記第１実施形態の変形例の場合と同様に、車輪の遠心力によってピストン２２をシリンダ２１内にて往復運動させるようにすればよい。また、上記第３実施形態の場合には、車輪の遠心力によって第２ピストン６５をシリンダ６１および第１ピストン６２内にて往復運動させるようにすればよい。
【００８１】
さらに、上記第１、第２および第４実施形態のシリンダ２１およびピストン２２の軸線方向が車輪の周方向になるように、圧力変換機構２０および切り換え弁機構４０をホイール９１およびスポーク９２内に組み付けて、車両の加減速に伴う車輪の周方向の力により、ピストン２２を往復動させるようにしてもよい。また、上記第３実施形態の場合も、シリンダ６１、第２ピストン６２および第２ピストン６５の軸線方向が車輪の周方向になるように、圧力変換機構２０および切り換え弁機構４０をホイール９１およびスポーク９２内に組み付けて、車両の加減速に伴う車輪の周方向の力により、第２ピストン６５を往復動させるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記各実施形態および変形例においては、流体として空気を用いた例について説明したが、空気以外の気体、または油などの液体を用いた流体の蓄圧装置にも本発明は利用できる。なお、流体として液体を用いた場合には、上記説明中の各シール部材は、シール部材の両側の部材間の液密性を保つために利用される。また、本発明に係る蓄圧装置は、ブレーキ装置以外の車両用装置にも適用できることはもちろんこと、車両以外の機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄圧装置の全体概略図である。
【図２】前記第１実施形態の蓄圧装置の作動状態を説明するための全体概略図である。
【図３】前記蓄圧装置にて蓄圧される空気圧の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る蓄圧装置の全体概略図である。
【図５】前記第２実施形態の蓄圧装置の作動状態を説明するための全体概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る蓄圧装置の全体概略図である。
【図７】前記第３実施形態の蓄圧装置の作動状態を説明するための全体概略図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る蓄圧装置の全体概略図である。
【図９】前記第４実施形態の蓄圧装置の作動状態を説明するための全体概略図である。
【図１０】前記第１実施形態の蓄圧装置をタイヤ空気圧装置に適用した例を示す全体概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１…駆動装置、１２…アキュムレータ、１３…利用装置、２０…圧力変換機構、２５，６７…吸入弁、２６，６８…吐出弁、３０…動力伝達機構、４０…切り換え弁機構、４１，５１，６１，８１…シリンダ、４３，５２，６２，６５，８２…ピストン、４４，５３，７５，８９…コイルスプリング、４５，６４，８５，８６…面シール部材、４６…ボール、５４…オーリング、５５，５６，８７…一方向性弁、９３…タイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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